Das Paradigma der Automatisierung, bei dem IoT-Lösungen eine Schlüsselrolle spielen, basiert auf der Annahme, dass Maschinen sowohl autonom als auch intelligent agieren können. Und was ihnen dies ermöglicht, ist die Fähigkeit, enorme Datenströme zu verarbeiten.
Die sammelbaren Daten umfassen die verschiedenen Signale, die sowohl animierte als auch unbelebte Objekte an die IoT-Systeme senden können. Daher sollten die Objekte einige hochspezifische signalerzeugende Geräte haben, um Informationen innerhalb des IoT auszutauschen.
Warum spezifisch? Aufgrund einer Vielzahl von Signalen können sie möglicherweise erzeugen. Selbst ein so komplexes System wie der durch die Evolution perfekt angepasste menschliche Körper verfügt über verschiedene Organe zur Verarbeitung verschiedener Signale aus der Umgebung. Wir sprechen über Sensoren, die Sensoren, die natürlich im Internet der Dinge verwendet werden.
Wo und was
Allen verfügbaren Sensoren sind zwei grundlegende Arten der Interaktion inhärent: Messung und Steuerung. Darüber hinaus unterscheiden diese Typen die Richtung von Datenflüssen, die sich entweder von oder zu den Endpunkten bewegen. Es entspricht gut der Funktionsweise lebender Organismen: Jede Handlung löst eine Reaktion aus. Das Verhalten von Maschinen, die Lebewesen imitieren, sieht ähnlich aus, wenn der IoT-Modus operandi stattfindet. Das Verhältnis zwischen Einkommens- und Ergebnisdatenflüssen kann jedoch erheblich variieren. Und was jeweils den vorherrschenden Sensortyp bestimmt, ist eine Domäne, in der das eine oder andere IoT-System funktioniert. Die folgenden Domänen werden als am besten geeignet für
IoT-Anwendungen angesehen:- Autonome Fahrzeuge
- Smart Homes
- Wearables
- Robotisierung der industriellen Fertigung
- Intelligente medizinische Geräte
- Fernverfolgung und -überwachung
- Optimierung der Energieerzeugung und -verteilung
- Alarm- und Sicherheitssysteme
- Wartung der industriellen Vorhersage
- Menschenfreie Verteidigungssysteme und Waffen
- Einzelhandel und Zahlungen
Signale in Big Data verwandeln
Mutter Natur versorgte die Menschen mit einzigartigen Mustern an ihren Fingern. Wir haben jedoch kein Organ, das unsere Fingerabdrücke erkennen kann. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass Menschen unterschiedliche fortgeschrittene Fähigkeiten haben, sich gegenseitig zu erkennen. Bis vor kurzem waren Touch ID-Sensoren in unseren Telefonen eine der zuverlässigsten Methoden zur Benutzeridentifizierung. Dies ist ein beispielhafter Fall, wie die Sensorindustrie etwas natürlich Verfügbares in sammelbare Daten umwandelt.
Die Liste der IoT-Sensoren wird kontinuierlich erweitert, da die Sensorhersteller immer mehr Signale herausfinden, die mit verschiedenen IoT-Lösungen erkannt und genutzt werden können. Neue Arten von Internet-of-Things-Sensoren kombinieren aufgrund der wachsenden Rechenleistung der IoT-Prozessoren die gesamten Signalcluster. Die fortschrittlichen Sicherheits- und Überwachungssysteme sind beispielsweise nicht nur auf optische Sensoren beschränkt - Bewegung, Temperatur, Infrarotstrahlung, Schall und Gewicht bilden die Eigenschaften, die von den komplexen IoT-Lösungen durch geeignete Sensoren erfasst, gemessen und identifiziert werden können. Um nur einige zu nennen: Die folgenden Sensoren sind bei vielen IoT-Lösungsanbietern beliebt:
- Näherungssensoren
- Infrarotsensoren
- Feuchtigkeitssensoren
- Gassensoren
- Gewichtssensoren
- Vibrationssensoren
- Temperatursensoren
- Füllstandsensoren
- Drucksensoren
- Bewegungssensoren
Näherungssensoren
Der genaue Abstand zwischen Objekten kann von Näherungssensoren erfasst werden. Der Anwendungsbereich solcher Sensoren ist aufgrund der Eigenschaften des Raums, in dem wir leben, sehr groß - er ist dreidimensional. Die Methoden zur Bestimmung der Nähe hängen in jedem Fall von zahlreichen Importfaktoren ab. Aus diesem Grund können Hersteller von Näherungssensoren zwischen verschiedenen Basistechnologien wählen, die Sensortypen wie kapazitiv, induktiv, Ultraschall und fotoelektrisch anbieten. Jeder ist wahrscheinlich mit der Funktionsweise der Näherungssensoren vertraut, wenn es erforderlich ist, Ihr Auto auf einem freien Parkplatz in einem Stadtzentrum unterzubringen, auf dem Autos normalerweise Stoßstange an Stoßstange geparkt werden. Eine automatische Parkfunktion, die einigen Nicht-Budget-Fahrzeugen eigen ist, ist ein gutes Beispiel für die IoT-Anwendung der Näherungssensoren.
Infrarotsensoren
Infrarotsensoren können in beide Richtungen arbeiten: Erkennen einer externen Infrarotstrahlung und Aussenden von Infrarotstrahlung nach außen. Solche Sensoren können umgebende Objekte erfassen, indem sie die von diesen abgegebene Wärme auffangen. Der menschliche Körper gibt Wärme ab, die von unseren Augen nicht wahrgenommen werden kann. Deshalb bieten uns Infrarotsensoren eine einzigartige Möglichkeit, beispielsweise durch Wände zu sehen. Viele Hollywood-Science-Fiction-Blockbuster (Terminator, Predator) verwendeten Infrarot-Vision-Effekte, um ihren Charakteren beeindruckende übermenschliche Fähigkeiten zu verleihen.
In der Praxis werden die IoT-Infrarotsensoren häufig in Wearables (Smartwatches) zur Messung von Puls und Blutdruck eingesetzt. Viele IoT-Lösungen im Gesundheitswesen basieren auf Infrarotsensoren, wenn beispielsweise eine Blutleckage festgestellt oder die Körpertemperatur aus der Ferne gemessen werden soll. Die industrielle IoT-Anwendung von Infrarotsensoren impliziert einen ferngesteuerten Überhitzungsalarm sowie eine berührungslose Temperaturmessung. Asahi Kasei Microdevices, Murata und Intersil sind
Marken von Infrarotsensoren, um nur einige zu nennen.
Feuchtigkeits- und Gassensoren
Diese beiden Arten von Sensoren können aus einem bestimmten Grund gruppiert werden. Beide können Leckagen von Wasser oder Gasen erkennen. Beide werden früher auf verschiedene
Luftqualitätskontrollsysteme angewendet, die im Hinblick auf die aufkommende Urbanisierung immer beliebter werden. Der jüngste Hype um den Klimawandel erzeugt eine wachsende Nachfrage nach intelligenten IoT-Lösungen, mit denen die Lebensbedingungen im Innen- und Außenbereich überwacht werden können. Außerdem ist einer der impliziten Impulse für einen umfassenden Einsatz von Gassensoren wie beispielsweise CO2-Detektoren der zeitgemäße „Ansturm auf die Personaleffizienz“, der einem Unternehmenssektor innewohnt, in dem die Verarbeitbarkeit des Personals direkt mit der Luftqualität in Arbeitsräumen korreliert . Die IoT-basierte intelligente Belüftung, mit der der CO2-Gehalt automatisch reguliert werden kann, wird zu einem Muss für öffentliche Bereiche wie Bibliotheken, Fitnessstudios, Einkaufszentren, Krankenhäuser und Unternehmensbüros. Selbstverständlich sind Feuchtigkeits- und Gassensoren für die Luftqualitätskontroll- und -überwachungssysteme unverzichtbar.
Gewichtssensoren
Wir leben auf einem Planeten mit einer ziemlich bedeutenden Schwerkraft, die der Masse der physischen Objekte gewisse Einschränkungen auferlegt. Deshalb kann kein Lebewesen an Land so massiv sein wie Elefanten heutzutage. Die Gewichtsmessung ist im Bausektor wichtig. Erinnern Sie sich an diesen unangenehmen Moment, in dem Sie einen überfüllten Aufzug irgendwo in einem Geschäftszentrum verlassen müssen, weil der Übergewichtsdetektor zu blinken beginnt, wenn Sie sich in einem Gebäude befinden. Gewichtssensoren ermöglichen nämlich eine sichere Nutzung von Aufzügen. Die IoT-basierte Automatisierung in allen Bereichen, in denen Massenladungen stattfinden, kann ohne IoT-Gewichtssensoren kaum auskommen: Übergewicht ist sowohl für Muldenkipper in Tagebau-Minen als auch für Glasampullen in Pharmaunternehmen gefährlich. In Bezug auf unsere Gesundheit sind Gewichtssensoren die integralen Bestandteile unserer Personenwaage, die uns häufig empfehlen, eine weniger burgerintensive Ernährung in Betracht zu ziehen.
Vibrationssensoren
Vibrationssensoren helfen dabei, ein sicheres Resonanzniveau in den Industrieanlagen zu ermitteln, unabhängig von der Art der Bewegung. Nach der Erfindung eines Rades um 2000 v. Chr. Wurde die Rotation zur Hauptbewegungsart für jede Industrie. Selbst sehr präzise Drehmechanismen erzeugen eine mehr oder weniger intensive Vibration. Die vorausschauende Wartung sowie die Selbstanalysefunktionen von Roboterproduktionslinien bilden ein weites Feld für die IoT-Technologieanbieter. Die kontinuierliche Vibrationsüberwachung sagt viel über den aktuellen Zustand der Geräte aus. Derjenige, der die Vibration kontrolliert, kontrolliert sowohl den kostengünstigen unterbrechungsfreien Betrieb der Geräte als auch deren Gesamtlebensdauer. Daher bringen IoT-Schwingungssensoren als integraler Bestandteil der industriellen
Schwingungsdiagnosesysteme einen versteckten, aber erheblichen Gewinn, indem sie das Risiko von Unfällen und ungeplanten Ausfallzeiten verringern.
Temperatursensoren
Jedes automatische Feuerlöschsystem enthält Temperatursensoren. Intelligente IoT-Lösungen für öffentliche Räumlichkeiten (intelligente Büros, intelligente Geschäfte, intelligente Fitnessstudios, intelligente Geräte) können ohne Temperaturüberwachung nicht auskommen. Während ein primitiver, aber zuverlässiger Bimetall-Temperatursensor im Brandfall nur einen signifikanten Temperaturanstieg signalisieren kann, erfordert eine präzise Temperaturmessung zur automatischen Luftqualitätskontrolle komplexere digitale IoT-Temperatursensoren. Temperatursensoren sind für moderne Heizungs- und Konditionierungssysteme sowohl in Räumlichkeiten als auch in Transportfahrzeugen von grundlegender Bedeutung. Was ist ein schickes
intelligentes Thermostat in seiner Essenz? Nichts als eine Reihe von Temperatursensoren und Datensendern.
Füllstandsensoren
Ein weiterer Grund, sich an den globalen Klimawandel zu erinnern, sind häufigere Überschwemmungen auf der ganzen Welt. Das arktische Eis schmilzt, der Meeresspiegel steigt. Die Erkennung des Wasserstandes wird für Küstengebiete immer wichtiger. Die Früherkennung und Vorhersage von Überschwemmungen ist der Bereich, in dem IoT-Lösungen sehr hilfreich sind. Füllstandsensoren bilden die primären Endpunkte, von denen aus die Wasserstandsdaten zur Analysesoftware übertragen werden.
Im Allgemeinen werden Füllstandsensoren in zahlreichen Bereichen eingesetzt, in denen Menschen mit flüssigen Substanzen umgehen. Eine Tankanzeige in Ihrem Auto verwendet einen ähnlichen Füllstandsensor wie ein riesiger Gastank an einer Tankstelle. Die automatische Verteilung einer Flüssigkeit basiert häufig auf Signalen von zwei Sensoren: einem Sensor der oberen Ebene und einem Sensor der unteren Ebene. In Füllstandssensoren werden üblicherweise sowohl kapazitive als auch optische Arbeitsprinzipien verwendet. Wir sehen uns mehrmals täglich den Auswirkungen eines Füllstandsensors gegenüber, der unsere Toiletten besucht: Ein Toilettentank erhält kein Wasser mehr, wenn sein schwimmender Füllstandsensor die Wasserversorgung blockiert.
Drucksensoren
Wer viel mit dem Flugzeug unterwegs ist, kennt das unangenehme Gefühl, wenn die Ohren voller Baumwolle sind. Eine leichte Dekompression in einer Kabine erzeugt ein solches Gefühl. Dies bedeutet, dass der Luftdruck in einem Flugzeug von unserem natürlichen Druckniveau am Boden abweicht. Vielleicht funktionieren Drucksensoren in diesem Fall etwas falsch.
Da Druck als physikalische Eigenschaft sowohl zu Gasen als auch zu Flüssigkeiten gehört, kann eine Liste von Bereichen, in denen Drucksensoren verwendet werden, wirklich beeindruckend sein. Dort sind sowohl Haushalts- als auch Industrieanwendungen vorhanden. Die automatische Druckregelung bezieht sich auf einen sicheren Betrieb von Heizgeräten wie beispielsweise Kesseln, Warmwasserbereitern und Heizkörpern. Blutdrucksensoren sind in zahlreiche
intelligente Geräte für die medizinische Diagnose integriert. Die Reifendruckanzeige ist ein ausgefallenes IoT-Merkmal, das modernen Smart Cars eigen ist. Selbst eine tägliche Wettervorhersage ist ohne Luftdruck unvollständig. Und in jedem Fall sind IoT-Drucksensoren aktiviert.
Bewegungssensoren
Wie wir am Anfang dieses Beitrags erwähnt haben, haben einige Arten von Sensoren eine ziemlich lange Geschichte. Bewegungssensoren haben sich von chinesischen Röhrenglocken zu hoch entwickelten digitalen Geräten entwickelt, die mit Ultraschall-, Mikrowellen-, Photovoltaik- und Infrarot-Arbeitsprinzipien arbeiten. Sicherheitsalarmsysteme mit Bewegungserkennung werden häufig in Museen, Lagern, gefährlichen Bereichen und an vielen anderen Orten eingesetzt, an denen das unbefugte Betreten verboten ist. IoT-Hersteller statten sowohl industrielle als auch Haushaltsbeleuchtungssysteme mit IoT-Bewegungssensoren aus, um ein automatisches berührungsloses Ein- und Ausschalten des Lichts zu ermöglichen. Neben einer positiven Benutzererfahrung kann durch die intelligente Beleuchtung auf Basis von Bewegungssensoren eine deutliche Energieeinsparung erzielt werden.
Ein weiterer vielversprechender Bereich, in dem die Bewegungserkennung an Dynamik gewinnt, ist die berührungslose Gestensteuerung moderner Geräte. Fitness-Tracker können erkennen, ob wir bleiben, gehen oder rennen. Nachdem Apple und die anderen Smartphone-Hersteller eine 3,5-Buchse vom iPhone 7 entfernt hatten, entfernten sie nacheinander die physischen Steuertasten von ihren Geräten. Der Tag wird bald kommen, an dem
mobile Geräte zu Gesamtbildschirmen werden, die von unseren Gesichtsausdrücken bedient werden. Bewegungssensoren regieren dann.
Unabhängig von den Arten von IoT-Sensoren beginnt an jedem Endpunkt das IoT. Sensoren erzeugen Primärsignale, die die eine oder andere Eigenschaft von Objekten widerspiegeln, in denen Sensoren installiert sind. Keine Sensoren - keine Daten. Je mehr Sensoren zur Verfügung stehen, desto flexibler ist die IoT-Entwicklung. Wir schätzen unsere natürlichen Sensoren sehr - Augen, Ohren, Finger usw. haben Angst, unsere sensorischen Fähigkeiten zu verlieren. Die oben beschriebenen industriellen IoT-Sensoren machen nur einen winzigen Teil aller verfügbaren Datenerzeugungsgeräte aus. Trotzdem ermöglicht ein umfassendes Fachwissen selbst in einer bestimmten kurzen Liste von Sensoren jedem IoT-Lösungsanbieter, leistungsstarke IIoT-Systeme für eine breite Palette von Anwendungen zu erstellen.